JP2504224Y2 - 車両用永久磁石型同期モ−タ用制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、車両を走行駆動する永久磁石型同期モータ
の動作を制御する車両用永久磁石型同期モータ用制御装
置に関する。

（従来の技術） 電動車両用の走行駆動源であるモータとしては、従
来、制御が簡単な直流モータが一般に使用されていた
が、構造、取扱いが簡単でかつ摩耗も少ないためメンテ
ナンスフリー、小型、軽量、大量生産が可能、高効率、
すなわち１回の充電に対する走行距離が大きく効率的で
ある等の特徴を有し、また指令値制御を行なうことによ
り直流モータのように車両のトルクに近いトルクを発生
することができる等の理由により交流モータが近年使用
されるようになっている。また、交流モータの中でも永
久磁石型同期モータは永久磁石を回転子に使用するた
め、磁束を発生するために必要な電流による損失がな
く、効率も最も良いという特徴を有する。

（考案が解決しようとする問題点） このような種々の特徴を有する永久磁石型同期モータ
を前述したように指令値制御を行なう場合において、ア
クセル操作による力行動作からブレーキ操作による回生
動作に切り替わる場合、またはその逆の場合、目標指令
値が急変して大電流が流れるため、モータや配線が加熱
されたり、急激な回生トルクが発生して車両の乗り心地
が悪化するという問題がある。

本考案は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、指令値の急変を補正して運転性および信
頼性を向上する車両用永久磁石型同期モータ用制御装置
を提供することにある。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案の車両用永久磁石型
同期モータ用制御装置は、車両の走行駆動源として使用
される永久磁石型同期モータの動作を制御する車両用永
久磁石型同期モータ用制御装置であって、アクセル操作
量を検出するアクセル操作量検出手段と、ブレーキ操作
量を検出するブレーキ操作量検出手段と、前記モータの
回転速度を算出する回転速度算出手段と、前記アクセル
操作量、ブレーキ操作量および回転速度に基づいて前記
モータに対する電流振幅指令値およびトルク角指令値を
演算する指令値演算手段と、前記電流振幅指令値および
トルク角指令値の変化の大きさに応じて該電流振幅指令
値およびトルク角指令値に漸次接近する遅れ電流振幅指
令値および遅れトルク角指令値を演算する遅れ指令値演
算手段と、前記遅れ電流振幅指令値および遅れトルク角
指令値に基づいて前記モータをトルク制御する制御手段
とを有することを要旨とする。

（作用） 本考案の車両用永久磁石型同期モータ用制御装置で
は、アクセル操作量、ブレーキ操作量およびモータ回転
速度に基づいて演算された電流振幅指令値およびトルク
角指令値を目標値として該目標値に漸次接近する遅れ電
流振幅指令値および遅れトルク角指令値を算出し、該遅
れ指令値に基づいてモータをトルク制御する。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の一実施例に係る車両用永久磁石型同
期モータ用制御装置の全体構成図である。同図の永久磁
石型同期モータ用制御装置は、電動車両の走行駆動源で
ある永久磁石型同期モータの動作を制御するのに適用さ
れ得るものであるが、位置センサ２からの位置情報の時
間的変化に基づいてモータ１の回転速度Ｎを算出する回
転速度算出部５、アクセルユニット３からのアクセル操
作量Ａ、ブレーキユニット13からのブレーキ操作量Ｂお
よび前記回転速度Ｎに基づいてモータ１の駆動系に対す
るトルク指令値T^※を決定するトルク指令値算出部４、
前記トルク指令値と回転速度情報とに基づいて電流振幅
指令値|I|およびトルク角指令値δを演算する演算部
６、該演算部６で演算された電流振幅指令値|I|および
トルク角指令値δの各々の一次遅れ指令信号|I|′およ
びδ′、すなわち前記電流振幅指令値|I|およびトルク
角指令値δを目標値として該目標値に漸次接近する遅れ
電流振幅指令値|I|′および遅れトルク角指令値δ′を
出力する遅れ指令値発生部14と、前記位置情報、遅れ電
流振幅指令値|I|′および遅れトルク角指令値δに基づ
いてＵ相およびＶ相の電流指令信号Iu^※およびIv^※を算
出する電流指令信号算出部７、モータ１とインバータ11
との間に接続された電流センサ9a,9bで検出したＵ相、
Ｖ相の実際のモータ電流を前記電流指令値に一致させる
べくフィードバック制御を行なう電流制御装置８、該電
流制御装置８から３相制御信号Iu^※，Iv^※，Iw^※をPWM
信号に変換するPWM回路10、該PWM回路10からのPWM信号
によって制御されるインバータ11から構成されているも
のである。また、12は車載バッテリである。

なお、前記トルク指令値算出部４は、アクセルユニッ
ト３からのアクセル操作量Ａに対しては力行動作を行な
わしめるべく正のトルク指令値T^※を算出し、またブレ
ーキユニット13からのブレーキ操作量Ｂに対しては回生
動作を行なわしめるべく負のトルク指令値T^※を算出す
る。また、演算部６はこれらの正負のトルク指令値T^※
に対してそれぞれ電流振幅指令値|I|およびトルク角指
令値δを算出するようになっている。

ところで、例えばアクセルユニット３が作動している
力行動作からブレーキユニット13が作動して回生動作に
急に切り替わる時、またはその逆の動作の時に、前記演
算部６から算出される電流振幅指令値|I|およびトルク
角指令値δは急激に大きく変化するので、この急激で大
きな変化を抑制して徐々に変化させるようにするために
前記遅れ指令発生部14が設けられている。すなわち、演
算部６から算出される電流振幅指令値|I|およびトルク
角指令値δが急激に大きくしたとしても、これらの指令
値は直接電流指令信号算出部７に供給されずに、まず遅
れ指令値発生部14に供給され、この遅れ指令発生部14に
おいて徐々に変化する遅れ電流振幅指令値|I|′および
遅れトルク角指令値δ′に変換されてから、電流指令信
号算出部７に供給されるようになっている。更に詳しく
は、遅れ指令発生部14においては、演算部６からの電流
振幅指令値|I|およびトルク角指令値δを目標値とし、
該目標値に向って実際の指令値から漸次に変化するよう
にしているものである。

第２図はこの遅れ指令値発生部14における作用を示す
フローチャートであり、これは例えばマイクロコンピュ
ータを使用したプログラム等によっても容易に達成され
得るものである。

すなわち、このフローにおいては、まず演算部６で算
出された電流振幅指令値|I|を実際の値|I|′と比較し
（ステップ110）、電流振幅指令値|I|が大きい場合に
は、実際の値|I|′をインクリメント（＋１）し（ステ
ップ120）、ステップ150に進む。また、電流振幅指令値
|I|が実際の値|I|′より小さい場合には、実際の値|I
|′をデクレメント（−１）し（ステップ130）、ステッ
プ150に進む。また、ステップ150以降においては、トル
ク角指令値δについて同様のことを行なう。すなわち、
ステップ150においては、演算部６で算出したトルク角
指令値δを実際の値δ′と比較し、トルク角指令値δが
大きい場合には、実際の値δ′をインクリメントし（ス
テップ160）、またトルク角指令値δが実際の値δ′よ
り小さい場合には、デクレメントする（ステップ170,18
0）。このように遅れ指令値発生部14においては、演算
部６からの電流振幅指令値|I|およびトルク角指令値δ
を直接電流指令信号算出部７に供給せずに実際の値を徐
々にインクリメントまたはデクレメントするというよう
に該電流振幅指令値|I|およびトルク角指令値δに向か
って徐々に変化する指令値、すなわち遅れ電流振幅指令
値|I|′および遅れトルク角指令値δ′として供給し、
これにより急激に大きく変化する演算部６からの電流振
幅指令値|I|およびトルク角指令値δが直接電流指令信
号算出部７に供給されないようにしているのである。

次に、以上のように構成される本実施例の全体的作用
を説明する。

まず、トルク指令値算出部４は、アクセルユニット３
からのアクセル操作量Ａまたはブレーキユニット13から
のブレーキ操作量Ｂまたは両操作量A,Bを供給されると
ともに、位置センサ２によって検出されたモータ１の回
転子位置情報が回転速度算出部５に供給され、この回転
子位置情報から回転速度算出部５で算出された回転速度
Ｎがトルク指令値算出部４に供給される。この結果、ト
ルク指令値算出部４はアクセル操作量Ａまたはブレーキ
操作量Ｂまたは両操作量A,Bおよびモータ回転速度Ｎに
基づいてトルク指令値T^※を算出する。このトルク指令
値T^※および前記モータ回転速度Ｎは演算部６に供給さ
れ、これらの値に基づいて演算部６で電流振幅指令値|I
|およびトルク角指令値δが算出される。この電流振幅
指令値|I|およびトルク角指令値δは遅れ指令値発生部1
4を介して遅れ電流振幅指令値|I|′および遅れトルク角
指令値δ′に変換されて電流指令信号算出部７に供給さ
れる。電流指令信号算出部７は、これらの遅れ電流振幅
指令値|I|′および遅れトルク角指令値δ′に加えて位
置センサ２からの回転子位置情報に基づいて電流指令信
号算出部７のブロック内で示すＵ相およびＶ相の電流指
令信号Iu^※およびIv^※を算出し、電流制御装置８に供給
する。電流制御装置８は、電流センサ9a,9bで検出され
るＵ相およびＶ相の実際のモータ電流を電流指令信号Iu
^※およびIv^※に一致させるようにフィードバック制御を
行なう。すなわち、電流指令信号Iu^※およびIv^※と実際
のモータ電流との偏差を加味した制御信号Iu^※※および
Iv^※※を発生すると同時に、この制御信号Iu^※※および
Iv^※※とそれぞれ2/3πの位相差のＷ相の制御信号Iw
^※※を発生し、これらの信号をPWM回路10に供給する。P
WM回路はこれらの制御信号Iu^※※，Iv^※※，Iw^※※をPW
M信号に変換し、インバータ11を制御し、これによりモ
ータ１に電流指令信号Iu^※およびIv^※に等しい電流が流
れるようにフィードバック制御が行なわれる。このよう
な動作の結果、アクセルユニット３からのアクセル操作
量Ａまたはブレーキユニット13からのブレーキ操作量Ｂ
に応じたトルク制御が行なわれるのである。

ところで、上述した動作において、アクセルユニット
３が操作されて力行動作を行なっている時に急にブレー
キユニット13が操作されて回生動作に変化する場合、ま
たはその逆に変化する場合には、トルク指令値算出部４
から出力されるトルク指令値T^※が正から負、または逆
に負から正に大きく急激に変化し、この変化に従って演
算部６から出力される電流振幅指令値|I|およびトルク
角指令値δも急激に大きく変化するが、このような急激
な変化は遅れ指令値発生部14によって徐々に変化する遅
れ電流振幅指令値|I|′および遅れトルク角指令値δ′
に変換されてから、電流指令信号算出部７に供給される
ようになっている。従って、これにより電流値の大幅な
変化は抑制され、モータ発生トルクも滑らかに変化し、
車両の乗り心地を向上することができるようになってい
るのである。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、アクセル操作
量、ブレーキ操作量およびモータ回転速度に基づいて演
算された電流振幅指令値およびトルク角指令値を目標値
として該目標値に漸次接近する遅れ電流振幅指令値およ
び遅れトルク角指令値を算出し、該遅れ指令値に基づい
てモータをトルク制御するので、例えばアクセルを操作
している力行動作からブレーキを操作する回生動作に急
に変化したり、またはその逆に変化して、電流振幅指令
値およびトルク角指令値δが大きく急激に変化しても、
これらの大きく急激に変化する指令値は徐々に変化する
指令値に変換されて供給されるため、急激なトルクの変
化が防止されてトルクは常に滑らかに発生し、運転性お
よび安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る車両用永久磁石型同期
モータ用制御装置のブロック図、第２図は第１図の装置
に使用される遅れ指令値発生部の作用を示すフローチャ
ートである。 １……永久磁石型同期モータ ４……トルク指令値算出部 ６……演算部 ７……電流指令信号算出部 ８……電流制御部 10……PWM回路 11……インバータ 13……ブレーキユニット13 14……遅れ指令値発生部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の走行駆動源として使用される永久磁
   石型同期モータの動作を制御する車両用永久磁石型同期
   モータ制御装置であって、 アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、 ブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段と、 前記モータの回転速度を検出する回転速度算出手段と、 前記アクセル操作量、ブレーキ操作量および回転速度に
   基づいて前記モータに対する電流振幅指令値およびトル
   ク角指令値を演算する指令値演算手段と、 前記電流振幅指令値およびトルク角指令値の変化の大き
   さに応じて該電流振幅指令値およびトルク角指令値に漸
   次接近する遅れ電流振幅指令値および遅れトルク角指令
   値を演算する遅れ指令値演算手段と、 前記遅れ電流振幅指令値および遅れトルク角指令値に基
   づいて前記モータをトルク制御する制御手段と を有することを特徴とする車両用永久磁石型同期モータ
   用制御装置。